GDP32中CSAMT原文件的分析

[摘要]通过GDP32中CSAMT方法的原始raw文件的分析和研究，介绍了CSAMT的工作原理，并提出了野外作业时应注意和避免的问题，同时也为内业资料的再处理提供依据。

[关键词] GDP32；CSAMT；raw文件；avg文件；可控源音频大地电磁法

中图分类号：TM431 文献标识码：A 文章编号：

1 CSAMT介绍

可控源音频大地电磁法（简称CSAMT）是采用可以控制的人工场源的一种频率域电磁测深法，通常是把可以改变频率的发送机产生的交变电流通过一定长度导线连接到两个接地电极上向地下供交变电流，在地下形成交变电磁场，通常称为水平电偶极子。

按照电磁波在同一介质中传播的趋肤深度公式：

其中：：介质的电阻率（Ω.M）

：电磁波在介质中传播频率（Hz）

趋肤深度在某种意义上来说与电磁波在介质中穿透的深度有关，但它并不代表实际的有效探测深度，有效探测深度D可以用下面的公式表示：

该式说明在介质一定时，有效探测深度与电磁波的频率有关：从高频到低频探测深度由浅到深。而对于大地电阻率结构一致的条件下，改变发射电流频率便可以得到连续的垂直测深。

CSAMT方法正是利用电阻率的差异来解决寻找构造、基岩面、金属矿、非金属矿等地质问题，实际上相位差与电阻率存在内在联系，电阻率有异常的地方相位差也会有异常。CSAMT方法具有探测深度大（2-3Km）、分辨能力强、对低阻体敏感、能穿透高阻体、抗干扰能力强等优点，但也存在近场效应、静态效应等问题。

2 CSAMT原始文件分析

GDP32是美国Zonge公司生产的一套多功能电法勘探仪，它集成了包括CSAMT在内的几乎所有电源和磁源电法功能。典型的CSAMT用于普查的标量测量方式如图1所示：

图1 CSAMT标量测量方式

首先在发射端发射交变的电流，在接受端接收7个电场分量（）和1个与之垂直的磁场分量（），通过下面的公式计算视卡尼亚电阻率（）以及阻抗相位（）：

（1）

（2）

GDP32接收机接收到的原始raw文件是块列格式的，它不利于软件处理，所以要将其转为列表格式的avg文件，在将raw文件转为avg文件的同时也对野外多次测量的结果做了平均计算，研究原始文件及转换文件之间的关系不仅有利于野外仪器操作选项的理解，同时为下一步处理解释提供可能的再编辑、再处理，因此有必要搞清楚原始文件的格式。

下面将介绍由GDP32中传输的raw文件格式，以及由raw文件转换得到的avg文件格式，以及它们之间的联系。

Raw文件是块列形式的，一次野外测量的数据如图2所示，上面的数据块（0716）

图2 raw文件格式

包含了GDP32中CSAMT方法设置屏的信息及仪器自检信息，下面的数据块（0718）为野外测量屏的信息，它包括了电场振幅、磁场振幅、电场相位、磁场相位、离差、偶极距、发射电流等信息。

Avg文件为列表形式，文件包含GDP重复读数的平均数据以及由重复读数间差异所评估的测量误差。它的头文件包含偶极距（A-sp）、发射极标识等信息，下面各列包括跳点标识、测点号、频率、观测组合对、电流、电场幅值、电场相位、磁场振幅、磁场相位、视卡尼亚电阻率、阻抗相位及误差评价等列。

图3 avg文件格式

对比raw文件与avg文件会发现，avg文件的电场振幅与磁场振幅与raw文件的是不同的，它们之间存在下面的关系式：

（3）

(4)

这里是raw文件的电场振幅的平均值，是raw文件磁场振幅的平均值，为raw文件的电流值。实际计算时要注意单位的换算，不能简单套用上面的公式。而卡尼亚视电阻率是通过公式(1)计算得到的。实际上公式(3)(4)都对电流做了归一化处理。

对于野外观测，就是每次在测量屏输入的电流值，所以在野外一定正确输入电流值，如果电流值输入错误，计算的视卡尼亚电阻率是正确的，而电场强度值和磁场强度值则是错误的，这会影响反演结果。

而对于偶极距（A-sp）则要更加注意，由（3）（4）式带入（1）式后，视卡尼亚电阻率（）与偶极距有如下的关系：

（5）

也就是说，正比于偶极距的-2次幂，可见，A-sp对的影响有多大，在野外测量时，一方面要正确输入A-sp，另一方面，布设极瓶时，要定位准确。

由于GDP32仪器力求输入简单，所以A-sp在参数输入第二屏时，输入一个值，如果是多个电场测量，那么它们都将采用统一的偶极距，如果不做改变就要求布设极瓶位置要准确，实际上A-sp在GDP32中也是可变的，这就是在参数输入第三屏时，对应功能键(F1)上方有一个VarAsp显示，按F1即可进入A-sp参数修改页面，每个电道可以有自己的A-sp，对于可变A-sp可参看GDP32接收机野外操作说明书。实际上要使用可变A-sp时还要注意更改测点号（Sta/Atn），这样数据成图时，测量数据才在正确的位置上。

这里有一个对于公式（5）的野外验证示例，如图4，该例子中第15、16道电场野

图4 不同A-sp的野外实例

外实际布设的偶极距分别是50m、25m，实验测定了4Hz、8Hz、16Hz三组频率，一次测量仍采用不变的A-sp（50m），即上面的三组数据，另一次测量采用可变A-sp（50m、25m），即下面的三组数据。对比两次测量，采用不变A-sp时，实际上可以认为16道极瓶位置布设不准确，即实际偶极距为应布设偶极距的1/2，那么由公式（5），实际测量的视电阻率为原视电阻率的1/4,实验结果验证了这一事实。而采用可变A-sp时，实际布设的极瓶位置与输入的A-sp一致，这时测量的视电阻率是正确的。另外对比15、16道的电场相位，偶极距的改变不改变相位，也就是说，偶极距的改变并不改变阻抗相位。

上面的实验结果有些类似静态效应，如果是从低频测到高频的一条完整曲线，按照公式（5）及实验结果，当偶极距布设不准确时，就会出现视卡尼亚电阻率整体上移或下移，而相位不变。这时，可以采用静校正的程序进行校正，可是目前的静校正技术，虽能校正，但常常出现校正不足或校正过分现象，另外，对于已经存在的静态效应会引入新的误差。最好的办法是，在野外测量时，把极瓶位置布设准确，如果极瓶位置不准确，要实际测量偶极距并通知仪器操作者，利用可变A-sp更改偶极距列表。特别是多个电场同时测量时，常常是一个极瓶位置的不准确直接影响相邻两个电场的偶极距发生变化。

3 结论

通过上面的分析，针对GDP32仪器的CSAMT方法，我们得出了以下的一些成果及结论：

了解了GDP32的raw文件与avg文件的格式及它们之间的对应关系，并且总结得出了对应关系的公式，从理论及实验数据上证明了公式的正确性。

通过原文件的分析，找到了野外测量各个参数对数据结果的影响，指出了野外测量应该注意正确输入电流、偶极距、测点号这些重要参数，否则，很可能得到有误差甚至是错误的数据。

在搞清楚了GDP32原文件的基础上，内业处理也有了更大的灵活性和更大的空间，比如，可以自行编辑原始文件，或者是对原始文件再处理，编写一些实用的程序等，建立自己的内业处理流程。

总之，不管哪种方法，当弄清楚了原文件的形式、原文件内数据代表的物理参数及意义时，不仅会对仪器操作有新的理解，而且可能利用编辑软件、编程软件建立适合自己的数据处理流程，对数据的处理解释有更大的发挥空间。

参考文献

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作者简介：赵为民，（1970-），男，辽宁鞍山人，物探高级工程师，从事物探工作。